TWI758575B - 用於測試天線之設備及方法 - Google Patents

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凱達斯 瓦雷
萊恩 史蒂文森
林恩 史蒂文
麥可 史蒂文森
柯林 秀爾特
莫森 薩吉加
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美商凱米塔公司
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Abstract

本案揭露一種用於測試射頻天線元件之方法及設備。在一個實施例中，該設備包含：一框架，其具有一平台以支撐具有天線元件的一平板天線之一射頻(RF)天線元件之陣列；一第一天線，其將微波能量傳輸至段之RF天線元件之子集及自RF天線元件之該等子集接收反射之微波能量；一濾波器，其在該段與該第一天線之間，該濾波器包含一開口，且設置於RF天線元件之該等子集中之各者上以在不同時間將RF天線元件之該等子集中之該各者曝露於由該第一天線傳輸之微波能量中；一第二天線，其在該等不同時間接收經由RF天線元件之該等子集傳輸之微波能量；一控制器，其耦接至RF天線元件之該等子集且將至少一個刺激或條件提供至RF天線元件之該等子集；及一分析器，其將刺激提供至RF天線元件之該等子集且使用該第一天線及該第二天線中之一或兩者量測該陣列之一特性。

Description

用於測試天線之設備及方法 優先權
本申請要求優先權且被以引用的方式併有2018年1月17日提交的題目為「LOCALIZED FREE SPACE SEGMENT TEST」之對應的美國臨時專利申請第62/618,487號。
相關申請案
本申請與以下同在申請中之申請有關：2016年3月3日遞交之題目為「ANTENNA ELEMENT PLACEMENT FOR A CYLINDRICAL FEED ANTENNA」之美國專利申請第15/059,837號；2016年3月3日遞交之題目為「APERTURE SEGMENTATION OF ACYLNDRICAL FEED ANTENNA」之美國專利申請第15/059,843號；2016年12月9日遞交之題目為「A DISTRIBUTED DIRECT ARRANGEMENT FOR DRIVING CELLS」之美國專利申請第15/374,709號；2017年5月15日遞交之題目為「FREE SPACE SEGMENT TESTER(FSST)」之美國專利申請第15/596,370號，其 皆讓渡給本發明之共同受讓人。
發明領域
本發明之實施例處於包括衛星通訊及天線之通訊領域中。更特定言之，本發明之實施例係關於一種用於平板天線之自由空間測試器，其測試一射頻(RF)天線元件之陣列之局部化區域。
發明背景
衛星通訊涉及微波之傳輸。此等微波可具有小波長且在千兆赫(GHz)範圍中在高頻下傳輸。天線可產生高頻微波之聚焦波束，其允許具有寬廣帶寬及高透射率之點對點通訊。可用以判定天線是否恰當地發揮功能之一量測為微波頻率回應。此為回應於刺激或信號的天線之輸出頻譜之定量度量。其可提供與輸入刺激或信號相比作為頻率之函數的天線之輸出之量值及相位之度量。判定針對一天線之微波頻率回應為用於該天線之一有用效能度量。
一些天線孔徑係使用射頻(RF)天線段來建構。此等孔徑具有形成一陣列之數千個RF天線元件。個別地定址該等天線元件中之各者以產生所要的RF波。當量測之回應為一段中的所有RF元件之平均回應時，測試此等天線元件以識別不正確地操作之RF天線元件係困難的，除非許多元件(例如，2-4%、100-200個元件等)不足。
發明概要
揭露一種用於測試射頻天線元件之方法及設備。在一個實施例中，該設備包含：一框架，其具有一平台以支撐具有天線元件的一平板天線之一射頻(RF)天線元件之陣列；一第一天線，其將微波能量傳輸至段之RF天線元件之子集及自RF天線元件之該等子集接收反射之微波能量；一濾波器，其在該段與該第一天線之間，該濾波器包含一開口，且設置於RF天線元件之該等子集中之各者上以在不同時間將RF天線元件之該等子集中之該各者曝露於由該第一天線傳輸之微波能量中；一第二天線，其在該等不同時間接收經由RF天線元件之該等子集傳輸之微波能量；一控制器，其耦接至RF天線元件之該等子集且將至少一個刺激或條件提供至RF天線元件之該等子集；及一分析器，其將刺激提供至RF天線元件之該等子集且使用該第一天線及該第二天線中之一或兩者量測該陣列之一特性。
100:空間測試器(FST)
101-A、101-B:支撐桿
102:測試器框架
103:分析器
104:TFT控制器
105-A、105-B:喇叭天線
107:IC晶片
108:薄膜電晶體(TFT)段
109-A、109-B:天線平台
110:電腦
111:TFT平台
120:濾板
121:孔或其他開口
122-132、1200:操作
205:饋入波
210:可調諧槽孔
211:輻射貼片
212:膜片/槽孔
213:液晶(LC)
220:區
230:可重組配諧振器層
231:貼片層
232:密封墊層
233:膜片層
236:金屬層
239、604:隔片
245、610、611:接地平面
280:控制模組
299:透視圖
601、615:同軸接腳
602:圓柱形輸入饋源/傳導接地平面
603:隙縫導體
605、612:介電層
606、616:RF陣列
607、608:側面
609:端子
619:RF吸收體
700、800:柵格
701、702、703:正方形
711、712、713:環
721、731:開始點
801、802、803:八邊形
901:列跡線
902:行跡線
1001、1002、1003、1011、1012、1013、1101、1102:螺旋
1301、1302、1303、1304、1501、1502、1503、1504、1901、1902、1903:段
1401、1601、1702:行連接器
1402、1602、1701:列連接器
1505:矩形開放區域
1711、1712:電晶體
1721、1722:天線元件
1731、1732:至貼片之連接
1801、1802:跡線
1803:TFT及保持電容器
將自下文給出之詳細描述及自各種實例及實例之隨附圖式更充分地理解本發明，然而，各種實例及實例不應被視為將本發明限於具體實例及實例，而僅用於解釋及理解。
圖1A說明一例示性自由空間測試器。
圖1B說明具有一濾波器的測試器之一個實施例。
圖1C說明一濾板之一個實施例。
圖1D說明圖1A及圖1B之測試器之組件之例示性方 塊圖。
圖1E說明用於操作圖1A至圖1D之測試器之一例示性操作。
圖2A說明一天線元件之陣列之隔離元件。
圖2B說明執行逐元件測試之過程之一個實施例。
圖3說明根據一個實例的具有置放於圍繞圓柱饋入式天線之輸入饋入之同心環中的一或多個天線元件之陣列之孔徑。
圖4A說明根據一個實例的包括一接地平面及一可重組配諧振器層之一天線元件列之透視圖。
圖4B說明一可調諧諧振器/槽孔之一個實例。
圖4C說明一實體天線孔徑之一個實例之橫截面圖。
圖5A至圖5D說明用於創造有槽陣列之不同層之一個實例。
圖6A說明圓柱饋入式天線結構之一個實例之側視圖。
圖6B說明產生出射波的具有一圓柱形饋源之天線系統之另一實例。
圖7展示胞元經分群以形成同心正方形(矩形)之一實例。
圖8展示胞元經分群以形成同心八邊形之一實例。
圖9展示包括膜片及矩陣驅動電路系統的一小孔徑之一實例。
圖10展示用於胞元置放的晶格螺旋之一實例。
圖11展示使用額外螺旋達成更均勻密度的胞元置放 之一實例。
圖12說明根據一個實例的經重複以填充全部孔徑之螺旋之一選定圖案。
圖13說明根據一個實例的將一圓柱形饋入孔徑分段成象限之一個實施例。
圖14A及圖14B說明根據一個實例的具有應用之矩陣驅動晶格之圖13之單一段。
圖15說明將一圓柱形饋入孔徑分段成象限之另一實例。
圖16A及圖16B說明具有應用之矩陣驅動晶格的圖15之單一段。
圖17說明矩陣驅動電路系統相對於天線元件之置放之一個實例。
圖18說明TFT封裝之一個實例。
圖19A及圖19B說明具有奇數個段的天線孔徑之一個實例。
圖20說明FSST中之頻率回應及其自基線之變化。
圖21說明具有經驅動至全開狀態之一所關注區而陣列之其餘部分驅動至全關狀態之一FSST量測。
較佳實施例之詳細說明
在以下描述中，闡述眾多細節以提供對本發明之更透徹解釋。然而，熟習此項技術者將顯而易見，本發明可在無此等具體細節的情況下進行實踐。在其他情況 下，以方塊圖形式而非詳細地展示熟知結構及裝置以便避免混淆本發明。
揭露用於測試射頻(RF)輻射天線元件(諸如，在下文更詳細地論述之天線元件)之一自由空間測試器之方法及設備。在一個實例中，一種設備包括一框架、一第一天線(例如，一一或其他定向天線)、一濾波器、一第二天線(例如，一喇叭或其他定向天線)、一控制器及一分析器。該框架具有一平台以支撐平板天線之RF輻射天線元件之陣列。在一個實施例中，RF輻射天線之元件陣列包含該天線孔徑之所有天線元件。在另一實施例中，RF輻射天線元件之陣列為藉由組合RF輻射天線元件之多個(例如，2、3、4個等)段形成的天線孔徑之一個段上之RF輻射天線元件之陣列。在一個實施例中，該段包含一薄膜電晶體(TFT)段，其含有具有用以控制天線元件之TFT的天線元件。
在測試器之一個實施例中，第一定向/喇叭天線經由濾波器中之一孔將微波能量傳輸至受測試的天線元件之陣列之一部分(例如，含有多個天線元件之一孔徑、含有一孔徑之天線元件之僅一子集之一段等)，且自該陣列之彼部分接收反射之微波能量。第二定向/喇叭天線接收經由該陣列之該部分傳輸之微波能量。該控制器耦接至該陣列，且將至少一個刺激或條件提供至該陣列。該分析器將一刺激提供至正被測試的該天線元件之陣列，且使用該第一定向/喇叭天線及該第二定向/喇叭天線中之一或兩者量 測該陣列之一特性。
量測之特性之實例包括針對該天線陣列(即天線元件之陣列)之經由濾波器中之孔暴露於定向/喇叭的部分之在第一定向/喇叭天線處的微波反射之頻率回應特性。在其他實例中，可使用一第二定向/喇叭天線自天線陣列接收微波能量。一量測之特性可包括針對該天線陣列之由濾波器中之孔暴露的部分之在第二定向/喇叭天線處之微波頻率回應。在第一定向/喇叭天線或第二定向/喇叭天線處的量測之微波頻率回應可隨命令信號刺激而變，或無來自控制器之命令信號刺激。量測之微波頻率回應亦可隨環境條件而變。天線陣列的量測之特性之其他實例包括針對該天線陣列的在第二定向/喇叭天線處之量測之傳輸回應及在第一定向/喇叭天線處之量測之傳輸回應。在一些實例中，該量測之特性為僅在第二定向/喇叭天線處的量測之傳輸回應。在一些實例中，量測之特性僅為量測之反射回應。
在一個實例中一電腦耦接至該控制器及分析器，且可調諧該RF輻射元件以具有正基於一或多個刺激測試的天線陣列之更合乎需要之微波頻率回應(例如，傳輸回應、反射回應)特性。在一個實施例中，藉由施加電壓偏移來執行此調諧以具有針對波束成形的更合乎需要之回應。在一個實施例中，該調諧為設定一電壓以確保天線元件提供一特定或恰當諧振頻率之校正。在一個實施例中，一或多個RF天線元件之調諧將校正環境引起之頻移(例 如，由溫度造成之頻移)。當將一液晶(LC)儲集器用於RF輻射天線元件中之LC以幫助維持歸因於溫度改變的天線元件中之間隙間距時，此特定重要。該電腦亦可特性化針對天線陣列之微波頻率回應(例如，傳輸回應、反射回應)。在一個實例中，若天線陣列之量測之特性指示天線陣列係可接受的，則將該天線陣列用於或整合於一平板天線內。
接下來的詳細描述之一些部分係就對電腦記憶體內的資料位元之操作之演算法及符號表示來提出。此等演算法描述及表示係由熟習資料處理之技術者用以將其工作之主旨最有效地傳達給其他熟習此項技術者的方式。演算法在此且大體上設想為導致所要結果之步驟之自一致序列。該等步驟為需要實體量之實體操縱的步驟。通常，但未必，此等量採取能夠儲存、傳送、組合、比較和以其他方式操縱的電信號或磁信號之形式。主要出於常用的原因，已證實將此等信號稱作位元、值、元素、符號、字元、項、數字或其類似者有時係方便的。
自由空間測試器(FST)
圖1A說明一例示性自由空間測試器(FST)100。在此實例中，FST 100為能夠評估及校準針對受測試之平板天線組件(例如，含有天線元件之薄膜電晶體(TFT)段108)的回應之一微波量測裝置。注意，FST 100在以下係就TFT段108來描述；然而，熟習此項技術者將認識到，本文所描述之測試技術不限於測試經組合以形成天線孔徑之段上的RF輻射天線元件，且可供未分段孔徑 之天線元件之陣列使用。平板組件之實例可用於如在圖3至圖19B中及在同在申請中之相關申請案美國專利申請第15/059,837號、第15/059,843號及第15/374,709號中描述之平板天線。在一個實例中，FST 100與自動化且快速量測技術相容，且可在生產線中具有小的佔據面積用於組裝自各含有正被測試之天線元件的TFT段之陣列製造之平板天線。
在以下實例中，FST 100實現獨立平板天線組件之特性之製程中檢驗及測試。舉例而言，在整合至完全組裝之平板天線前，可針對TFT段108量測一微波頻率回應。以此方式，藉由使用FST 100，可藉由識別有缺陷之組件(例如，TFT段)且在最終組裝至平板天線內前將其替換來減少有缺陷之平板天線，此亦可減少組裝成本。換言之，可拒絕作為測試之結果判定為有缺陷的RF天線元件之陣列，使得彼等天線元件不包括於天線中(亦即，內嵌拒絕)。使用FST 100之量測及測試可無縫地整合於平板天線組裝過程中。來自FST 100之量測結果亦可用於針對平板天線之設計、開發及調諧目的。FST 100亦提供藉由對諸如TFT段108之子組件執行測試及量測來判定平板天線之微波功能性之一非破壞性過程。
FST 100包括一測試器框架102，其提供固持支撐TFT段108之TFT段平台111的一實體結構。在此實例中，測試器框架102包括一抗靜電支架(諸如，TFT段平台111)，其具有一段形切口以支撐TFT段108。該 成形之切口及TFT段108可形成平板天線之部分的任何類型之形狀。測試器框架102亦支撐位於TFT段108上方及下方之兩個喇叭天線105-A及105-B，其中各別天線平台109-A及109-B連接至各別支撐桿101-A及101-B。在其他實例中，可調整支撐桿101-A及101-B之位置及天線平台109-A及109-B。注意，雖然圖1A至圖1C說明喇叭天線，但可使用其他類型之定向天線或非定向天線。
雖然圖1A中未展示，但在一個實施例中，FST 100包括一濾波器，諸如在圖1B及圖1C中所展示。參看圖1B及圖1C，在一個實施例中，濾板120設置於喇叭天線105-A與TFT段108之間，且包括一孔或其他開口121。注意，此不需要用於傳輸量測。在另一實施例中，濾板120設置於喇叭天線105-B與TFT段108之間。在一個實施例中，孔121具有一圓形邊緣。然而，孔121不必為圓形或具有圓邊緣，且可具有將所關注區域與該段之其餘部分隔離之任一形狀(例如，矩形形狀、環(例如，遵循佈線之間距/位置以便一次查看一個列或行之環))。在一個實施例中，開口之大小可調整以更打開或閉合。
在一個實施例中，濾板120包含具有一孔121之一金屬板(例如，鋁)。替代地，可使用任何傳導性材料。舉例而言，可使用電磁屏蔽材料或RF吸收劑(例如，碳塗佈之纖維網)建造濾板。在又一實施例中，濾板120包含金屬化之塑膠或具有可調整膜片之某一材料。
在一個實施例中，孔121在濾板120之中心 中；然而，可使用濾板120內之其他位置，只要其與喇叭天線105-A及105-B對準。此外，在替代性實施例中，若濾波器中之開口未相對於喇叭天線居中，但當信號強度足夠大時在視域內，則可仍然執行測試。在一個實施例中，濾板120在FST量測(見圖1B)期間置放於TFT段108上，且充當一濾波器，其藉由防止RF信號在覆蓋有濾板120之材料(例如，金屬)之區域上退出TFT段108來將RF回應限制至較小所關注區域。換言之，使用此方法在FST中量測之RF回應由與孔121重疊之RF元件產生。因此，本文中描述的濾板120之使用旨在減少將RF回應平均化的天線元件之數目及實現在單一RF元件上之FST量測。
在一個實施例中，孔121之大小與RF元件大小一樣小，且實現「逐元件」測試。在一個實施例中，孔121之大小為約½吋，或為7至8個天線元件之大小。可使用其他大小之孔。
在一個實施例中，在段測試期間結合特定驅動技術使用濾板120。在一個實施例中，驅動技術包含將駐留於較小所關注區域中的段之RF元件驅動至一諧振頻率(F1)，同時保持所有其他元件處於儘可能遠離F1之一頻率下。在一個實施例中，彼等將為在RF元件調諧範圍之兩端處的頻率。
濾板120及/或特定驅動技術之使用允許偵測存在於TFT段上之少數RF天線元件中的缺陷，諸如， 局部在TFT段中之TFT陣列中的胞元間隙之變化或錯誤連接(線路停用，其為電氣跡線之間的電短路或電氣跡線中之斷開連接，此引起RF天線元件沿著彼等跡線之不當操作)。其他區域性缺陷可為未能充電或過度洩漏之壞TFT。在一個實施例中，本文中闡述之該等技術包括針對基於液晶之天線元件的逐元件測試方法。此等天線元件可為一TFT段之部分。本文中描述此天線段及含有該等段之天線孔徑之實例。逐元件測試能力實現在早期在製造期間識別缺陷。此對於在大規模生產環境中增大良率係至關重要的。在一個實施例中，測試技術亦准許針對單一段內之局部胞元間隙變化的調諧。
FST 100包括一TFT控制器104。在一個實例中，TFT控制器104為具有在具有連接至測試器框架102之IC晶片107之一平板天線系統中使用的一電子總成之電路板。雖然未展示，但計算系統、個人電腦(PC)、伺服器或資料儲存系統可耦接至TFT控制器104以控制TFT控制器104或儲存用於TFT控制器104之資料。舉例而言，如圖1D中所展示，電腦110可耦接至TFT控制器104且分析器103可耦接至喇叭天線105-A及105-B以量測針對正被測試的TFT段108之部分之回應。
用於TFT控制器104之IC晶片107可包括微控制器、處理器、儲存軟體及資料之記憶體及其他電子子組件及連接。在一個實例中，TFT控制器104執行產生發送到TFT段108之命令信號的軟體，在量測一回應(例 如，微波頻率回應)過程中，該TFT段可充電或將電壓施加至TFT段108中之電晶體或胞元(以將其接通)。在其他實例中，在量測一回應過程中，TFT段108中無電晶體或胞元經接通，或可接通電晶體或胞元之一圖案以量測針對TFT段108之一回應。
TFT控制器104可為TFT平台111之部分，且連接至一獨立式PC或伺服器，例如，圖1D中之電腦110。TFT控制器104或一附接之電腦110或伺服器可經耦接且控制喇叭天線105-A及105-B及TFT段108(或用於FST 100之其他電子組件)，且將信號發送至此等組件及自此等組件接收信號。測試器框架102可提供將TFT控制器104與喇叭天線105-A及105-B、TFT段108及任一其他計算裝置或伺服器耦接之RF及電纜敷設及互連。
在一些實例中，在TFT段108上方及下方之喇叭天線105-A及105-B可將微波能量投射或微波信號傳輸至TFT段108之由濾板120之孔121暴露的一部分，且收集或接收經由TFT段108之在濾板120之孔121下的部分傳輸之微波能量或信號。舉例而言，喇叭天線105-A可置放於TFT段108之由孔121暴露的所要的位置上，且將微波信號傳輸至TFT段108之彼部分，至所要的位置，且彼等信號可由在TFT段108之處於孔121下之部分下的喇叭天線105-B接收。可將喇叭天線105-A及105-B置放於穩定位置中以將微波能量或信號直接投射 至TFT段108，其中最少之殘餘微波能量經引導遠離TFT段108。在一個實例中，參看圖1A、圖1B及圖1D，喇叭天線105-A及105-B可耦接至任何類型的微波量測分析器(例如，分析器103)，且將量測結果提供至一連接之電腦，例如，電腦110。
由喇叭天線105-A或105-B接收之微波能量或信號可例如由圖1D中之分析器103量測及測試。此量測及測試允許判定TFT段108之微波功能性的非破壞性且非接觸式方式，其可形成用於平板天線的TFT陣列之部分。在此等實例中，可評價TFT段108之效能，其與組裝用於平板天線之生產的TFT段之陣列的生產過程連續。以此方式，在平板天線之最終組裝之前，可用無缺陷之TFT段替換有缺陷之TFT段。
在一個實例中，參看圖1A、圖1B及圖1D，耦接至TFT控制器104之電腦110可使用喇叭天線105-A及105-B及分析器103執行針對TFT段108的許多測試及特性之量測。在一個實例中，分析器103量測TFT段108之反射或傳輸係數。在其他實例中，分析器103量測在主動狀態(例如，隨命令信號而變)或被動狀態(例如，不使用命令信號)中之微波頻率回應。量測之回應可為針對使用喇叭天線105-A及105-B測試TFT段108之一傳輸或經反射回應。在一個實施例中，基於量測結果產生傳輸對頻率曲線，且將其與一所要的曲線相比。在一個實施例中，基於該比較之結果執行正被測試的一或多個RF元件之調 諧。
在一些實例中，由TFT段108上之分析器103進行的量測之回應可用以提供用於TFT段108之統計過程控制資訊，諸如，Cp(目標值偏移)、Cpm(常態分佈曲線)及Cpk(六西格瑪處理資料)。在一個實例中，此資訊可用以判定正被測試的TFT段108之部分是否係可接受的，以用於在平板天線之組裝中使用。在一個實例中，電腦110可使用諸如電命令信號、環境條件或其他類型之刺激的刺激來量化回應。由分析器103量測之回應亦可用以特性化來自TFT段108之回應，且經儲存用於稍後處理。
FST操作
圖1D說明圖1A及圖1B之FST 100之組件之例示性方塊圖。在此實例中，電腦110耦接至TFT控制器104及分析器103。TFT控制器104耦接至TFT段108，且分析器103耦接至喇叭天線105-A及105-B及電腦110。喇叭天線105-A及105-B可提供及接收由分析器103量測之微波能量或信號。在一個實例中，喇叭天線105-A將微波能量或信號投射到TFT段108之由孔121暴露的一部分，微波能量或信號穿過TFT段108，由喇叭天線105-B接收且由分析器103量測。在另一實例中，喇叭天線105-A將微波能量或信號投射至TFT段108之由孔121暴露的一部分，微波能量或信號由TFT段108反射回至喇叭天線105-A且由分析器103量測。在一個實施例中，分析器103將一RF刺激提供至RF天線元件且量 測RF元件修改刺激之方式。在一個實施例中，分析器103量測微波能量或信號之複雜特性，諸如，TFT段108之相位及振幅傳輸及反射係數。在一個實例中，隨由TFT控制器104提供的微波頻率及/或命令信號而變量測傳輸及反射係數。
在一個實例中，分析器103藉由一射頻(RF)電纜將一掃頻微波信號或能量提供至喇叭天線105-A，該射頻(RF)電纜將微波信號或能量投射至TFT段108之由孔121暴露的一部分。微波能量之一部分可經由TFT段108傳輸且由喇叭天線105-B接收。微波能量之一部分亦可由TFT段108之由孔121暴露的一部分反射，且由喇叭天線105-A接收。在此實例中，分析器103判定經由TFT段108傳輸且由喇叭天線105-B接收及反射離開TFT段108之表面且由喇叭天線105-A接收的投射之微波能量之部分。在其他實例中，分析器103可計算傳輸及反射值或資料(例如，複相及振幅係數)。分析器103可儲存或顯示此等值或將該等值傳輸至電腦110。因此，在一個實施例中，分析器103掃過該頻率，且接著量測回應。
在一個實例中，電腦110控制TFT控制器104將一命令信號提供至TFT段108以控制用於TFT段108之電晶體產生RF天線元件上之最大電壓差之電壓，且分析器103量測由喇叭天線105-A及105-B傳輸或反射之微波能量，被稱作「開」回應。在其他實例中，命令信號由TFT控制器104提供以產生RF天線元件上之最小 (例如，通常零)電壓差，且分析器103量測由喇叭天線105-A及105-B傳輸或反射之微波能量，被稱作「關」回應。當至TFT段108之實體連接不可用時，關回應可為需要的，且此被稱作「斷開連接」回應。在一個實例中，TFT控制器104可實施軟體或演算法以變化命令信號，同時量測針對TFT段108之對應的微波能量回應。以此方式，可基於命令信號之變化調諧量測之回應，且可獲得施加至TFT段108之各元件或電晶體的偏壓對量測之回應。更具體言之，在一個實施例中，隨偏壓而變的量測之回應可用以產生經校正偏壓，經校正偏壓產生所要的回應。以此方式，可隨施加之電壓而變獲得頻率偏移。在一個實例中，分析器103可量測需要在用於TFT段108之兩個狀態之間切換的切換時間。
在一些實例中，圖1A、圖1B及圖1D之FST 100位於用於平板天線之製造線中，且提供連續且製程中品質量測(例如，量測之頻率回應)以偵測TFT段108中之效能變化，諸如，變化之環境暴露。在其他實例中，一個喇叭天線105-A用以量測來自TFT段108的反射之微波能量或信號。使用FST 100之檢驗及測試可為用於TFT 段108之一最終檢驗以在一最終平板天線之組裝前判定其是否有缺陷及加以替換。
圖1E說明用於操作圖1A及圖1B之FST 100之一例示性操作120。在操作122，微波能量經施加至TFT段108之由孔121暴露的一部分(例如，喇叭天線 105-A可將微波能量投射至TFT段108之由孔121暴露的一部分)。在操作124，量測經由TFT段傳輸之微波能量(例如，在喇叭天線105-B處由分析器103量測自喇叭天線105-A經由TFT段108的傳輸之微波能量)。在操作126，量測自TFT段108之由孔121暴露的一部分反射之微波能量(例如，在喇叭天線105-A處由分析器103量測自TFT段108反射回的自喇叭天線105-A之投射之微波能量)。在操作128，在一個實施例中，量測之回應由TFT控制器104用以調整一刺激(命令信號或外部)以調諧天線元件中之一或多者，使得當將電壓施加至天線元件時，其提供預期回應。
接下來，在操作130，執行一測試以判定測試該位置是否為最後一個操作。若是，則量測結束；若否，則在操作132，相對於濾板120及喇叭天線105-A及105-B移動TFT段108以曝露TFT段108之另一部分供測試。接著，重複操作1200。此繼續，直至預定量之TFT段108經歷測試。此可為所有TFT段108、大部分TFT段108或TFT段108之小於大部分的預定部分。
為了執行TFT段108之逐元件測試(或逐區測試)，相對於在濾板120上之孔及喇叭天線105-A及105-B在x及y方向上移動段108。在一個實施例中，該移動大致等於陣列中的RF元件之間的間距，且在各步驟將一不同RF天線元件與該孔對準。在一替代性實施例中，亦可藉由保持段靜止及移動濾板120及喇叭天線 105-A及105-B來應用相同原理。在此情況下，濾板120及喇叭天線105-A及105-B連同在相同方向上之相同量之位移一起移動。在一個實施例中，藉由一機械機構實現段108或濾板120及喇叭天線105-A及105-B之移動。在一個實施例中，此機構包括：一機動化之x-y級，其可在x及y方向上按小於一元件大小之步階移動；及一控制器，其可為電腦110，以使移動-量測-移動常式自動化。
在一個實施例中，按FST量測之中心頻率(或峰值頻率)經監視以偵測在局部化之FST區中的任何缺陷。在開始局部化量測以建立一基線中心頻率前執行將所有RF元件驅動至同一狀態之初始FST量測。當在RF天線段上之不同位置執行量測時，吾人可觀測到量測之中心頻率的改變。圖20說明FST中之頻率回應及其自基線結果至具有不同胞元間隙或充電狀態之一位置(位置A)的變化。參看圖20，中心頻率之改變由RF元件之胞元間隙之變化或充電狀態或洩漏之變化引起。
在用於測試段108之另一方法中，可以電氣方式應用類似濾波。舉例而言，在此測試方法中，可將一所關注區(例如，一組RF天線元件)驅動至一中心頻率，例如，「全開」頻率，同時將RF元件中之其餘者驅動至儘可能遠之一中心頻率，例如，「全關」頻率。圖2A說明陣列中的四個元件藉由將其在一不同電壓條件下驅動而與該陣列隔離之一實例。參看圖2A，藉由與所關注區(ROI)對準之喇叭天線量測FST中之「全關」及「全開」 頻率兩者。「全開」回應僅由ROI產生，而「全關」回應由RF元件中之其餘者產生。圖21說明一FST量測，其中所關注區在「全開」下驅動，同時陣列處於「全關」。再次，可藉由比較來自ROI之「全開」中心頻率與基線「全開」中心頻率來觀測中心頻率之變化。接著，中心頻率之此變化可用以偵測RF元件之胞元間隙之變化、充電狀態之變化或線路停用。歸因於由RF元件中之其餘者創造的第二中心頻率之存在，在此方法中執行逐元件測試可並非有可能。在一個實施例中，產生可量測信號需要的RF元件之最小數目決定了該方法之解析度。在一個實施例中，藉由同時移動ROI與喇叭天線且在各位置執行FST，創造在RF天線段上的中心頻率之映射。
當偵測來自一單一RF元件之一FST回應不可能時，使用較大元件群組來掃描該陣列。圖2B說明使用額外測試方法的逐元件測試之一過程之一個實施例。參看圖2B，在測試期間將區220中之黑色正方形驅動至「全開」，灰色正方形展示首先偵測與「全開」基線中心頻率之偏差的區。首先在位置A處偵測中心頻率之變化。接著，藉由一單一RF元件在x或y方向上之步階來掃描鄰接位置A之一區域，諸如，自位置B至位置D。若在彼等位置中之各者處觀測到一類似變化，則測試器或電腦110判定觀測之變化係歸因於在彼等4個區之重疊處的RF元件。為了確認結論，在一個實施例中，該測試器執行圍繞可能缺陷位置之第二掃描。在第二掃描期間，將可能缺陷位置 保持在「全關」狀態中，同時將在彼位置周圍之元件變為「全開」狀態。若未觀測到中心頻率變化，則確認一缺陷位置估計。可應用此方法之變化(諸如但不限於，逐列或逐行接通或斷開元件以發現缺陷位置)以偵測胞元間隙變化、充電、狀態變化及線路停用。
在一個實施例中，以上說明之測試器將以上關於一天線元件孔徑或其段描述之一或多個測試方法單獨或相互組合地執行，以識別在製造製程期間之不足RF天線段。之
例示性平板天線系統之綜述
在一個實例中，平板天線(包括其段)可經歷測試以變為或作為超穎材料天線系統之部分。描述用於通訊衛星地面站之超穎材料天線系統的實例。在一個實例中，天線系統為在使用用於民用商業衛星通訊之頻率操作的一行動平台(例如，航空、海上、陸地等)上操作之一衛星地面站(ES)之一組件或子系統。在一些實例中，天線系統亦可用於並非行動平台之地面站(例如，固定或可運輸地面站)中。
在一個實例中，天線系統使用表面散射超穎材料技術以形成及操控經由單獨天線之傳輸及接收波束。在一個實例中，天線系統為類比系統，其與使用數位信號處理來以電氣方式形成及操控波束之天線系統(諸如，相位陣列天線)形成對比。
在一個實例中，天線系統由三個功能子系統 組成：(1)由柱面波饋入架構組成之波導引結構；(2)係天線元件之部分的波散射超穎材料單位胞元之陣列；及(3)用以命令使用全像原理自超穎材料散射元件形成可調整輻射場(波束)之控制結構。
波導引結構之實例
在一個實施例中，使用一同軸饋源將一柱面波饋源提供至一電子可操控平板天線之RF輻射天線元件(例如，表面散射超穎材料元件)。在一個實施例中，同軸饋源包括一中心導體及一外導體。在一個實例中，柱面波饋源架構藉由以圓柱方式自饋入點向外擴散之激勵自中心點饋入天線。亦即，圓柱饋入式天線產生向外行進之同心饋入波。即使如此，圍繞圓柱形饋源之圓柱形饋入天線之形狀仍可為圓形、正方形或任何形狀。在另一實例中，圓柱饋入式天線產生向內行進之饋入波。在此情況下，饋入波最自然地來自圓形結構。
圖3說明圓柱饋入全像徑向孔徑天線之一個實施例之示意圖。參看圖3，天線孔徑具有天線元件603之一或多個陣列601，該等天線元件圍繞圓柱饋入式天線之圓柱形輸入饋源602成同心環置放。在一個實施例中，天線元件603為輻射RF能量之射頻(RF)諧振器。在一個實施例中，天線元件603包含交錯且分佈在天線孔徑之整個表面上的Rx膜片及Tx膜片兩者。應注意，本文中所描述之RF諧振器可用於不包括一圓柱形饋源之天線中。
在一個實施例中，天線包括用以經由輸入饋 源602提供柱面波饋源之一同軸饋源。在一個實施例中，柱面波饋源架構藉由以圓柱方式自饋入點向外擴散之激勵自中心點饋入天線。亦即，圓柱饋入式天線產生向外行進之同心饋入波。即使如此，圍繞圓柱形饋源之圓柱形饋入天線之形狀仍可為圓形、正方形或任何形狀。在另一實施例中，圓柱饋入式天線產生向內行進之饋入波。在此情況下，饋入波最自然地來自圓形結構。
在一個實施例中，天線元件603包含膜片，且圖3之孔徑天線用以產生一主波束，其藉由將來自圓柱形饋入波之激勵用於經由可調諧液晶(LC)材料之輻射膜片而成形。
天線元件
在一個實例中，該天線元件包含一群貼片及槽孔天線(單位胞元)。此單位胞元群組包含散射超穎材料元件之陣列。在一個實例中，天線系統中之各散射元件係單位胞元之部分，該單位胞元由一下部導體、一介電基體及一上部導體組成，該上部導體嵌有一互補電感-電容式諧振器(「互補電LC」或「CELC」)中，該諧振器經蝕刻於上部導體中或沈積至上部導體上。如熟習此項技術者將理解，如與液晶相反，在CELC之情況下的LC指電感-電容。
在一個實例中，液晶(LC)安置於圍繞散射元件之間隙中。液晶囊封於各單位胞元中且將相關聯於槽孔之下部導體與相關聯於其貼片之上部導體分離。液晶具有隨包含液晶之分子之定向而變的電容率，且分子之定向(及 因此電容率)可藉由調整液晶上之偏壓電壓來控制。在一個實例中，使用此性質，液晶整合開/關開關及在開與關之間的中間狀態，用於能量自導引波至CELC之傳輸。當接通時，CELC類似於電小偶極天線而發射電磁波。應注意，本文中之教示不限於具有關於能量傳輸以二元方式操作之液晶。
在一個實例中，此天線系統之饋入幾何形狀允許按與波饋入中之波之向量成四十五度(45°)角度設置天線元件。應注意，可使用其他位置(例如，成40°角度)。元件之此位置實現對由元件接收或自元件傳輸/輻射之自由空間波的控制。在一個實例中，天線元件以小於天線之操作頻率之自由空間波長的元件間間距配置。舉例而言，若每波長存在四個散射元件，則30GHz傳輸天線中之元件將為大致2.5mm(亦即，30GHz之10mm自由空間波長的1/4)。
在一個實例中，兩組元件垂直於彼此，且在被控制至同一調諧狀態之情況下同時具有相等振幅激勵。將該等元件相對於饋入波激勵旋轉+/-45度一次實現兩個所要的特徵。將一個集合旋轉0度且將另一者旋轉90度將達成垂直目標，但未達成相等振幅激勵目標。注意，當自兩側饋入單一結構中的天線元件之陣列時，0及90度可用以達成隔離。
來自各單位胞元之輻射功率的量係使用一控制器藉由將電壓施加至貼片(LC通道上之電位)來控 制。至各貼片之跡線用以將電壓提供至貼片天線。該電壓用以調諧或去諧電容且因此個別元件之諧振頻率用以實現波束成形。所需電壓取決於正使用之液晶混合物。液晶混合物之電壓調諧特性主要由臨限電壓及飽和電壓描述，在該臨限電壓下，液晶開始受電壓影響，在高於該飽和電壓時，電壓之增加並不引起液晶中之主要調諧。此等兩個特性參數可針對不同的液晶混合物而改變。
在一個實例中，使用一矩陣驅動來將電壓施加至該等貼片以便針對所有其他胞元分開來驅動各電池，而不具有用於各胞元之單獨連接(直接驅動)。因為元件之高密度，矩陣驅動係個別地定址各胞元之最高效方式。
在一個實例中，用於天線系統之控制結構具有2個主要組件：包括用於天線系統之驅動電子器件之控制器在波散射結構下方，而矩陣驅動開關陣列以使得不干擾輻射之方式遍及輻射RF陣列而散置。在一個實例中，用於天線系統之驅動電子器件包含用於商業電視電器中之商業現貨LCD控制件，其針對各散射元件藉由調整至彼元件之AC偏壓信號之振幅來調整偏壓電壓。
在一個實例中，該控制器亦含有一微處理器執行軟體。控制結構亦可併有感測器(例如，GPS接收器、三軸羅盤、3軸加速度計、3軸陀螺儀、3軸磁力計等)以將位置及定向資訊提供至處理器。位置及定向資訊可由在地面站中及/或可能並非天線系統之部分的其他系統提供至處理器。
更具體而言，控制器控制在操作頻率下斷開哪些元件及接通哪些元件且處於哪一相位及振幅位準。該等元件藉由電壓施加而針對頻率操作選擇性地去諧。
為了傳輸，控制器將電壓信號之陣列供應至RF貼片以創造一調變或控制圖案。控制圖案使元件轉至不同狀態。在一個實例中，使用多態控制，其中將各種元件接通及斷開以變化位準，如與方波(亦即，正弦灰影調變圖案)相反，進一步估計正弦控制圖案。在一個實例中，一些元件相比其他元件強地輻射，而非一些元件輻射且一些元件不輻射。可變輻射係藉由施加特定電壓位準來達成，其將液晶電容率調整至變化的量，藉此可變地去諧元件且使一些元件比其他元件較多地輻射。
聚焦波束由元件之超穎材料陣列的產生可藉由相長及相消干涉之現象來解釋。若當個別電磁波在自由空間中交會時其具有同一相位，則該等個別電磁波加總(相長干涉)，且若當個別電磁波在自由空間中交會時其處於反相，則該等個別電磁波彼此抵消(相消干涉)。若有槽天線中之槽孔經設置使得各連續槽孔設置成與導引波之激勵點相距不同距離，則來自彼元件之散射波將與先前槽孔之散射波具有不同相位。若該等槽孔隔開導引波長之四分之一，則各槽孔將在與前一槽孔具有四分之一相位延遲的情況下將波散射。
使用該陣列，可產生的相長及相消干涉之圖案之數目可增加，使得使用全像原理，波束可在理論上指 向與天線陣列之瞄準線相差正或負九十度(90°)的任何方向。因此，藉由控制接通或斷開哪些超穎材料單位胞元(亦即，藉由改變接通哪些胞元及斷開哪些胞元之型樣)，可產生相長及相消干涉之不同型樣，且天線可改變主波束之方向。接通及斷開單位胞元所需之時間指定波束可自一個位置切換至另一位置之速度。
在一個實例中，天線系統針對上行鏈路天線產生一個可操控波束且針對下行鏈路天線產生一個可操控波束。在一個實例中，天線系統使用超穎材料技術來接收波束，且解碼來自衛星之信號並形成朝向衛星引導之傳輸波束。在一個實例中，天線系統為類比系統，其與使用數位信號處理來以電氣方式形成及操控波束之天線系統(諸如，相位陣列天線)形成對比。在一個實例中，天線系統被視為「表面」天線，該天線尤其在與習知圓盤式衛星電視天線接收器相比時係平坦且相對低剖面的。
圖4A說明包括一接地平面245及一可重組配諧振器層230之一天線元件列之透視圖299。可重組配諧振器層230包括可調諧槽孔210之一陣列。可調諧槽孔210之陣列可經組配以使天線指向所要的方向。可調諧槽孔中之各者可藉由變化液晶上之電壓來調諧/調整。
在圖4B中，控制模組280耦接至可重組配諧振器層230以藉由使液晶上之電壓變化來調變可調諧槽孔210之陣列。控制模組280可包括場可規劃閘陣列(「FPGA」)、微處理器、控制器、系統單晶片(SOC)或其 他處理邏輯。在一個實施例中，控制模組280包括邏輯電路系統(例如，多工器)以驅動可調諧槽孔210之陣列。在一個實例中，控制模組280接收包括待驅動至可調式槽孔210之陣列上的全像繞射型樣之規格的資料。全像繞射圖案可回應於天線與衛星之間的空間關係而產生，使得全像繞射圖案在適當通訊方向上操控下行鏈路波束(及在天線系統執行傳輸之情況下操控上行鏈路波束)。儘管未繪製於各圖中，但類似於控制模組280之控制模組可驅動描述於本揭露內容之諸圖中的可調諧槽孔之各陣列。
使用類似技術，射頻(「RF」)全像術亦係可能的，其中可在RF參考波束遇到RF全像繞射圖案時產生所要的RF波束。在衛星通訊之情況下，參考波束呈饋入波之形式，諸如，饋入波205(在一些實例中，大致20GHz)。為將饋入波變換成輻射波束(用於傳輸或接收目的)，計算所要的RF波束(目標波束)與饋入波(參考波束)之間的干涉圖案。干涉圖案經驅動至可調諧槽孔210之陣列上作為繞射圖案，使得饋入波被「操控」成所要的RF波束(具有所要的形狀及方向)。換言之，遇到全像繞射圖案之饋入波「重建構」目標波束，該目標波束係根據通訊系統之設計要求而形成。全像繞射圖案含有各元件的激勵，且通過
Figure 108101698-A0305-02-0030-1
計算，其中w in 作為波導中之波動方程，且w out 作為關於射出波之波動方程。
圖4B說明一可調諧諧振器/槽孔210之一個實例。可調諧槽孔210包括一膜片/槽孔212、一輻射貼片 211及安置於膜片212與貼片211之間的液晶(LC)213。在一個實例中，輻射貼片211與膜片212同置。
圖4C說明根據一個實例的一實體天線孔徑之橫截面圖。該天線孔徑包括接地平面245及包括於可重組配諧振器層230中的在膜片層233內之一金屬層236。在一個實例中，圖4C之天線孔徑包括圖4B之多個可調諧諧振器/槽孔210。膜片/槽孔212由金屬層236中之開口界定。諸如圖4A之饋入波205的饋入波可具有與衛星通訊頻道相容之微波頻率。饋入波在接地平面245與諧振器層230之間傳播。
可重組配諧振器層230亦包括密封墊層232及貼片層231。密封墊層232安置於貼片層231與膜片層233之間。在一個實例中，間隔物可替換密封墊層232。在一個實例中，膜片層233為包括一銅層作為金屬層236之一印刷電路板(「PCB」)。在一個實例中，膜片層233為玻璃。膜片層233可為其他類型之基體。
開口可蝕刻於銅層中以形成槽孔212。在一個實例中，在圖4C中，膜片層233由一傳導性結合層而傳導性地耦接至另一結構(例如，波導)。注意，在一實例中，膜片層並不由一傳導性結合層來傳導性耦接，且替代地與非傳導結合層界接。
貼片層231亦可為包括金屬作為輻射貼片211之一PCB。在一個實例中，密封墊層232包括隔片239，其提供機械支座以界定金屬層236與貼片211之間 的尺寸。在一個實例中，隔片係75微米，但可使用其他大小(例如，3mm至200mm)。如上所提到，在一個實例中，圖4C之天線孔徑包括多個可調諧諧振器/槽孔，諸如，可調諧諧振器/槽孔210包括圖4B之貼片211、液晶213及膜片212。用於液晶213之腔室由隔片239、膜片層233及金屬層236界定。當該腔室填充有液晶時，貼片層231可層壓至隔片239上以密封諧振器層230內之液晶。
貼片層231與膜片層233之間的電壓可經調變以調諧在貼片與槽孔(例如，可調諧諧振器/槽孔210)之間的間隙中之液晶。調整液晶213上之電壓會使槽孔(例如，可調諧諧振器/槽孔210)之電容變化。因此，槽孔(例如，可調諧諧振器/槽孔210)之電抗可藉由改變電容而變化。槽孔210之諧振頻率亦根據方程式
Figure 108101698-A0305-02-0032-43
而改變，其中f為槽孔210之諧振頻率，且L及C分別為槽孔210之電感和電容。槽孔210之諧振頻率影響自經由波導傳播之饋入波205輻射的能量。作為一實例，若饋入波205係20GHz，則槽孔210之諧振頻率可(藉由變化電容)調整至17GHz，使得槽孔210實質上不耦合來自饋入波205之能量。或者，槽孔210之諧振頻率可調整至20GHz，使得槽孔210耦合來自饋入波205之能量且將彼能量輻射至自由空間中。儘管所給出之實例係二元的(完全輻射或根本不輻射)，但藉由在多值範圍上之電壓變化，對槽孔210之電抗及因此對諧振頻率之全灰階控制係可能的。因此，自各槽孔210輻射之能量可經精細控制，使得詳細的全像 繞射圖案可由可調諧槽孔之陣列形成。
在一個實例中，一列中之可調諧槽孔彼此間隔開λ/5。可使用其他類型之間距。在一個實例中，一列中之各可調諧槽孔與鄰近列中之最近可調諧槽孔間隔開λ/2，且因此不同列中之共同定向的可調諧槽孔間隔開λ/4，但其他間距係可能的(例如，λ/5、λ/6.3)。在另一實例中，一列中之各可調諧槽孔與鄰近列中之最近可調諧槽孔間隔開λ/3。
本發明之實例使用可重組配超穎材料技術以符合市場之多孔徑需求，諸如描述於以下專利申請案中：在2014年11月21日申請之題為「Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna」的美國專利申請案第14/550,178號；及在2015年1月30日申請之題為「Ridged Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna」的美國專利申請案第14/610,502號。
圖5A至圖5D說明用於創造有槽陣列之不同層之一個實例。注意，在此實例中，天線陣列具有用於兩種不同類型之頻帶的兩種不同類型之天線元件。圖5A說明根據一個實例的具有對應於槽孔之位置之第一膜片板層之一部分。參看圖5A，圓圈係膜片基體之底面中的金屬化物中之開放區域/槽孔，且用於控制元件與饋源(饋入波)之耦合。在此實例中，此層係可選層且未用於所有設計 中。圖5B說明根據一個實例的含有槽孔之第二膜片板層之一部分。圖5C說明根據一個實例的在第二膜片板層之一部分上之貼片。圖5D說明根據一個實例的有槽陣列之一部分之俯視圖。
圖6A說明圓柱饋入式天線結構之一個實例之側視圖。該天線使用雙層饋入結構(亦即，饋入結構之兩個層)產生向內行進之波。在一個實例中，該天線包括一圓形外形狀，但此並非必需的。亦即，可使用非圓形的向內行進結構。在一個實例中，圖6A中之天線結構包括一同軸饋源。
參看圖6A，同軸接腳601用以激勵天線之較低層級上的場。在一個實例中，同軸接腳601係易於可得之50Ω同軸接腳。同軸接腳601耦接(例如，栓固)至天線結構之底部，其為傳導接地平面602。
與傳導接地平面602分開的為隙縫導體603，該隙縫導體為一內部導體。在一個實施中，傳導接地平面602與隙縫導體603彼此平行。在一個實例中，接地平面602與隙縫導體603之間的距離為0.1"至0.15"。在另一實施例中，此距離可為λ/2，，其中λ為在操作頻率下的行波之波長。
接地平面602經由隔片604與隙縫導體603分離。在一個實例中，隔片604為發泡體或空氣狀隔片。在一個實例中，隔片604包含塑膠隔片。
在隙縫導體603之上的為介電層605。在一 個實施例中，介電層605為塑膠。介電層605之用途為使行波相對於自由空間速度減慢。在一個實例中，介電層605使行波相對於自由空間減慢30%。在一個實例中，適合於波束成形r折射率之範圍為1.2-1.8，其中自由空間按定義具有等於1之折射率。諸如塑膠之其他介電隔片材料可用以達成此效應。應注意，可使用除塑膠外之材料，只要其達成所要的波減慢效應即可。替代地，具有分散式結構之材料可用作介電質605，諸如，可經機器加工或微影界定之週期性子波長金屬結構。
RF陣列606在介電質605之上。在一個實施例中，隙縫導體603與RF陣列606之間的距離係0.1"至0.15"。在另一實施例中，此距離可為λeff/2，其中λeff為在設計頻率下的在介質中之有效波長。
該天線包括側面607及608。側面607及608成角度以使自同軸接腳601之行波饋入經由反射自在隙縫導體603下方之區域(間隔物層)傳播至在隙縫導體603上方之區域(介電層)。在一個實例中，側面607及608之角度成45°角。在一替代性實例中，側面607及608可用連續半徑替換以達成反射。雖然圖6A展示具有45度之角度的成角度側面，但可使用實現自下部層級饋源至上部層級饋源之信號傳輸的其他角度。亦即，假定下部饋源中之有效波長將大體不同於上部饋源中之波長，則與理想45°角之一些偏差可用以輔助自下部至上部饋源層級之傳輸。
在操作中，當饋入波係自同軸接腳601饋入 時，該波在接地平面602與隙縫導體603之間的區域中以自同軸接腳601同心地定向之方式向外行進。同心出射波由側面607及608反射，且在隙縫導體603與RF陣列606之間的區域中向內行進。自圓形周邊之邊緣的反射使波保持同相(亦即，其係同相反射)。行波由介電層605減緩。此時，行波開始與RF陣列606中之元件相互作用且藉由該等元件激勵以獲得所要的散射。
為了終止行波，端子609在天線之幾何中心處包括於天線中。在一個實例中，端子609包含一接腳端子(例如，50Ω接腳)。在另一實例中，端子609包含終止未使用能量之RF吸收體，以防止彼未使用能量經由天線之饋入結構反射回來。此等可在RF陣列606之頂部處使用。
圖6B說明具有一出射波之天線系統之另一實例。參看圖6B，兩個接地平面610與611實質上相互平行，其中一介電層612(例如，塑膠層等)在接地平面610與611之間。RF吸收體619(例如，電阻器)將兩個接地平面610與611耦接在一起。同軸接腳615(例如，50Ω)饋入天線。一RF陣列616在介電層612之上。
在操作中，饋入波經由同軸接腳615饋入，且同心地向外行進且與RF陣列616之元件相互作用。
圖6A及圖6B之天線兩者中的圓柱形饋源改良天線之服務角度。替代正或負四十五度方位角(±45°Az)及正或負二十五度仰角(±25°EL)之服務角度，在一 個實例中，天線系統在所有方向上具有與瞄準線成七十五度(75°)之服務角度。如同由許多個別輻射器組成之波束成形天線，總天線增益取決於構成元件之增益，其自身係角度相關的。當使用常見輻射元件時，總天線增益通常隨著波束指向離開瞄準線更遠而減小。在偏離瞄準線75度處，預期約6dB之顯著增益降級。
具有圓柱形饋源之天線之實例解決一或多個問題。此等問題包括與使用企業分壓器網路饋入之天線相比大大地簡化饋源結構且因此減少所需的總天線及天線饋源體積；藉由以較粗略控制(全部擴展至簡單的二元控制)來維持高波束效能而減小對製造及控制誤差之敏感度；給出與直線形饋源相比較有利的旁波瓣圖案，此係因為圓柱定向式饋入波在遠場中產生在空間上多樣之旁波瓣；且允許偏振為動態的，包括允許左側圓偏振、右側圓偏振及線性偏振，而無需偏振器。
波散射元件之陣列
圖6A之RF陣列606及圖6B之RF陣列616包括一波散射子系統，其包括充當輻射器之貼片天線(亦即，散射器)之群組。此貼片天線群組包含散射超穎材料元件之陣列。
在一個實例中，天線系統中之各散射元件係單位胞元之部分，該單位胞元由一下部導體、一介電基體及一上部導體組成，該上部導體嵌有一互補電感-電容式諧振器(「互補電LC」或「CELC」)中，該諧振器經蝕刻於 上部導體中或沈積至上部導體上。
在一個實例中，液晶(LC)注入於圍繞散射元件之間隙中。液晶囊封於各單位胞元中且將相關聯於槽孔之下部導體與相關聯於其貼片之上部導體分離。液晶具有隨包含液晶之分子之定向而變的電容率，且分子之定向(及因此電容率)可藉由調整液晶上之偏壓電壓來控制。使用此性質，液晶充當開/關開關以用於將能量自導引波傳輸至CELC。當接通時，CELC類似於電小偶極天線而發射電磁波。
控制LC之厚度增大波束切換速度。下部導體與上部導體之間的間隙(液晶之厚度)之五十百分比(50%)減少導致速度之四倍增大。在另一實例中，液晶之該厚度導致大致十四毫秒(14ms)之波束切換速度。在一個實例中，LC以此項技術中所熟知之方式經摻雜以改良回應性，使得可符合七毫秒(7ms)要求。
CELC元件回應平行於CELC元件之平面且垂直於CELC間隙補充物而施加的磁場。當電壓經施加至超穎材料散射單位胞元中之液晶時，導引波之磁場分量誘發CELC之磁性激勵，其又產生在與導引波相同之頻率下的電磁波。
由單一CELC產生之電磁波的相位可藉由CELC在導引波之向量上的位置來選擇。各胞元產生與平行於CELC之導引波同相的波。因為CELC小於波長，所以輸出波之相位與導引波之相位相同，此係因為其在 CELC之下傳遞。
在一個實例中，此天線系統之圓柱形饋源幾何形狀允許CELC元件相對於波饋源中之波的向量以四十五度(45°)角設置。元件之此位置實現對自元件產生或由元件接收之自由空間波之偏振的控制。在一個實例中，CELC以小於天線之操作頻率之自由空間波長的元件間間距配置。舉例而言，若每波長存在四個散射元件，則30GHz傳輸天線中之元件將為大致2.5mm(亦即，30GHz之10mm自由空間波長的1/4)。
在一個實例中，CELC藉由貼片天線實施，貼片天線包括同置於槽孔上方之貼片，其中液晶在該兩者之間。就此而言，超穎材料天線類似於有槽(散射)波導而起作用。在有槽波導之情況下，輸出波之相位取決於槽孔相對於導引波之位置。
胞元置放
在一個實例中，天線元件以允許系統性矩陣驅動電路之方式置放於圓柱形饋源天線孔徑上。胞元之置放包括用於矩陣驅動之電晶體的置放。圖17說明矩陣驅動電路系統相對於天線元件之置放之一個實例。參看圖17，列控制器1701分別經由列選擇信號Row1及Row2耦接至電晶體1711及1712，且行控制器1702經由行選擇信號Column1耦接至電晶體1711及1712。電晶體1711亦經由至貼片之連接1731而耦接至天線元件1721，而電晶體1712經由至貼片之連接1732而耦接至天線元件 1722。
在於具有以非規則柵格置放之單位胞元之圓柱形饋入天線上實現矩陣驅動電路系統的初始方法中，執行兩個步驟。在第一步驟中，該等胞元置放於同心環上，且該等胞元中之各者連接至一電晶體，該電晶體置放於該胞元旁側且充當單獨地驅動各胞元之開關。在第二步驟中，矩陣驅動電路系統經建置以便在矩陣驅動方法需要時連接每個電晶體與唯一位址。因為矩陣驅動電路藉由列跡線及行跡線建置(類似於LCD)，但胞元置放於環上，所以不存在將唯一位址指派至各電晶體之系統性方式。此映射問題導致極複雜電路系統來涵蓋所有電晶體，且導致實現佈線之實體跡線之數目的顯著增加。因為胞元之高密度，彼等跡線歸因於耦合效應而干擾天線之RF效能。又，歸因於跡線之複雜度及高填充密度，跡線之佈線無法由市售之佈局工具實現。
在一個實例中，矩陣驅動電路系統係在胞元及電晶體置放之前預界定。此確保驅動所有胞元所必要的最少數目個跡線，各胞元具有一唯一位址。此策略降低驅動電路系統之複雜度且簡化佈線，其隨後改良天線之RF效能。
更具體而言，在一種方法中，在第一步驟中，將胞元置放於由描述各胞元之唯一位址之列及行構成的規則矩形柵格上。在第二步驟中，將胞元分群且變換成同心圓，同時維持其位址及至如在第一步驟中所定義之列 及行的連接。此變換之目標不僅係將胞元置於環上，而且係使胞元之間的距離及環之間的距離在整個孔徑上保持恆定。為了實現此目標，存在將胞元分群之若干方式。
圖7展示胞元經分群以形成同心正方形(矩形)之一實例。參看圖7，正方形701至703展示於列及行之柵格700上。注意，此等為正方形及並非全部正方形創造在圖7之右側的胞元置放之實例。接著經由數學保形映射過程將正方形中之各者(諸如，正方形701-703)變換成，諸如，天線元件之環711至713。舉例而言，外環711為左側的外正方形701之變換。
除了前一正方形之外，在變換後的胞元之密度亦由下一個較大正方形含有的胞元之數目判定。在一個實例中，使用正方形導致額外天線元件之數目ΔN為在下一個較大正方形上之8個額外胞元。在一個實例中，此數目對於全部孔徑係恆定的。在一個實例中，cellpitch1(CP1：環至環距離)對cellpitch2(CP2：沿著環之胞元至胞元距離)之比率由以下給出：
Figure 108101698-A0305-02-0041-2
因此，CP2為CP1之函數(且反之亦然)。在圖7中之實例之胞元間距比則為
Figure 108101698-A0305-02-0041-3
其意謂CP1大於CP2。
在一個實例中，為了執行變換，在各正方形上之一開始點(諸如，正方形701上之開始點721)經選擇，且將與彼開始點相關聯之天線元件置放於其對應環之一個位置(諸如，環711上之開始點731)上。舉例而言，可將x軸或y軸用作開始點。其後，選擇在一個方向(順時針或逆時針)上自開始點向前的正方形上之下一個元件，且將彼元件置放於在於正方形中使用之相同方向(順時針或逆時針)上進入的環上之下一個位置上。重複此過程，直至已對所有天線元件之位置指派環上之位置。針對所有正方形重複此全部正方形至環變換過程。
然而，根據分析研究及導引約束，較佳地應用大於CP1之CP2。為了實現此，使用圖8中展示之一第二策略。參看圖8，一開始將該等胞元關於柵格800分群成八邊形，諸如，八邊形801至803。藉由將該等胞元分群成八邊形，額外天線元件之數目ΔN等同4，其給出一比率。
Figure 108101698-A0305-02-0042-4
此導致CP2>CP1。
可藉由一開始選擇一開始點按與以上關於圖7描述之方式相同的方式執行根據圖8針對胞元置放自八邊形至同心環之變換。
注意，關於圖7及圖8揭露之胞元置放具有許多特徵。此等特徵包括： 1)在全部孔徑上之一恆定CP1/CP2(注意，在一個實例中，在孔徑上實質上恆定(例如，90%恆定)之一天線將仍然發揮功能)；2)CP2為CP1之函數；3)隨著距位置居中之天線饋源的環距離增大，每個環存在天線元件之數目之恆定增加；4)所有胞元連接至矩陣之列及行；5)所有胞元具有唯一位址；6)該等胞元置放於同心環上；及7)存在旋轉對稱性，其中四個象限相同且可旋轉¼楔形以擴建陣列。此對於分段有益。
在其他實例中，雖然給出兩個形狀，但可使用其他形狀。其他增量亦為可能的(例如，6個增量)。
圖9展示包括膜片及矩陣驅動電路系統的一小孔徑之一實例。列跡線901及行跡線902分別表示列連接及行連接。此等線描述矩陣驅動網路，而非實體跡線(因為實體跡線可能必須圍繞天線元件或其部分導引)。緊靠各膜片對之正方形為電晶體。
圖9亦展示用於使用雙電晶體的胞元置放技術之可能性，其中各組件驅動一PCB陣列中之兩個胞元。在此情況下，一個離散元件封裝含有兩個電晶體，且各電晶體驅動一個胞元。
在一個實例中，TFT包裝用以實現矩陣驅動中之置放及唯一定址。圖18說明TFT封裝之一個實例。 參看圖18，一TFT及一保持電容器1803展示為具有輸入埠及輸出埠。存在連接至跡線1801之兩個輸入埠及連接至跡線1802之兩個輸出埠以使用列及行將TFT連接在一起。在一個實例中，列跡線及行跡線以90°角交叉以減少及潛在地最少化列跡線與行跡線之間的耦接。在一個實例中，列跡線與行跡線在不同層上。
在圖7至圖9中展示的提議之胞元置放之另一重要特徵為，該佈局為一重複型樣，其中該佈局之各四分之一與其他相同。此允許該陣列之子區段在圍繞中央天線饋源之位置之旋轉方向重複，此又允許將孔徑分段成子孔徑。此幫助製造天線孔徑。
在另一實例中，以不同方式實現在圓柱形饋入天線上之矩陣驅動電路系統及胞元置放。為了實現在圓柱形饋入天線上之矩陣驅動電路系統，藉由重複陣列旋轉方向之子區段來實現佈局。此實例亦允許可用於照明逐漸減小之細胞密度變化以改良RF效能。
在此替代方法中，在圓柱形饋入天線孔徑上的胞元及電晶體之置放係基於由螺旋形跡線形成之一晶格。圖10展示在順時針方向上彎曲之此等晶格順時針螺旋(諸如，螺旋1001至1003)及在順時針或相對方向上彎曲之螺旋(諸如，螺旋1011至1013)之一實例。螺旋之不同定向導致順時針與逆時針螺旋之間的相交。所得晶格提供由逆時針跡線與順時針跡線之相交給出的一唯一位址，且因此可用作一矩陣驅動晶格。此外，可在同心環上將交 叉點分群，此對於圓柱形饋入天線之RF效能至關重要。
不同於以上論述的用於在圓柱形饋入天線孔徑上之胞元置放之方法，以上關於圖10論述之方法提供胞元之不均勻分佈。如圖10中所展示，胞元之間的距離隨著同心環之半徑增大而增大。在一個實例中，將變化之密度用作併有在用於天線陣列之控制器之控制下的照明逐漸減小之方法。
歸因於胞元之大小及其之間用於跡線之所需空間，細胞密度不能超過某一數目。在一個實例中，距離為基於操作頻率之财/5。如上所述，可使用其他距離。為了避免靠近中心的經過度填充之密度，或換言之，為了避免在靠近邊緣的填充不足，隨著連續同心環之半徑增大，可將額外螺旋添加至初始螺旋。圖11展示使用額外螺旋達成更均勻密度的胞元置放之一實例。參看圖11，隨著連續同心環之半徑增大，將諸如額外螺旋1101之額外螺旋添加至諸如螺旋1102之初始螺旋。根據分析模擬，此方法提供會聚胞元之全部均勻分佈之效能的一RF效能。在一個實例中，由於逐漸減小之元件密度，此設計提供比以上描述之一些實例好的旁瓣表現。
將螺旋用於胞元置放之另一優勢為旋轉對稱性及可重複圖案，其可簡化導引精力且減少製造成本。圖12說明經重複以填充全部孔徑的螺旋之一選定圖案。
在一個實例中，關於圖10至圖12揭露之胞元置放具有許多特徵。此等特徵包括： 1)CP1/CP2不在全部孔徑上；2)CP2為CP1之函數；3)隨著距位置居中之天線饋源的環距離增大，每個環不存在天線元件之數目之增加；4)所有胞元連接至矩陣之列及行；5)所有胞元具有唯一位址；6)該等胞元置放於同心環上；及7)存在旋轉對稱性(如上所述)。
因此，以上結合圖10至圖12描述之胞元置放實例具有許多與以上結合圖7至圖9描述之胞元置放實例類似的特徵。
孔徑分段
在一個實例中，藉由將天線元件之多個段組合在一起來創造天線孔徑。此需要將天線元件之陣列分段，且該分段理想地需要天線之可重複覆蓋區型樣。在一個實例中，圓柱形饋入天線陣列之分段發生，使得歸因於各輻射元件之不同旋轉角，天線覆蓋區不按直且內嵌方式提供可重複型樣。本文中揭露的分段方法之一個目標為提供不損害天線之輻射效能的分段。
雖然本文所描述之分段技術聚焦改良及潛在地最大化具有矩形形狀的行業標準基體之表面利用，但該分段方法不限於此基體形狀。
在一個實例中，按四個段之組合實現將該天線元件置放於同心且閉合環上之一型樣的方式執行圓柱形 饋入天線之分段。此態樣對維持RF效能係重要的。此外，在一個實例中，各段需要一單獨的矩陣驅動電路系統。
圖13說明將圓柱形饋入孔徑分段成象限。參看圖13，段1301至1304為經組合以建置圓天線孔徑之相同象限。將段1301至1304中之各者上的天線元件置放於當組合段1301至1304時形成同心且閉合環的環之部分中。為了組合該等段，將段安裝或層壓至一載體。在另一實例中，段之重疊邊緣用以將其組合在一起。在此情況下，在一個實例中，跨該等邊緣創造一傳導性結合以防止RF洩漏。注意，元件類型不受分段影響。
作為在圖13中說明的此分段方法之結果，段1301至1304之間的縫隙在中心處交匯且自天線孔徑之中心徑向行進至邊緣。由於圓柱形饋源的產生之電流徑向傳播且一徑向縫隙對傳播之波具有低寄生影響，因此此組配係有利的。
如圖13中所展示，為LCD行業中之標準的矩形基體亦可用以實現孔徑。圖14A及圖14B說明具有應用之矩陣驅動晶格的圖13之單一段。矩陣驅動晶格將一唯一位址指派至電晶體中之各者。參看圖14A及圖14B，行連接器1401與列連接器1402經耦接以驅動晶格線。圖14B亦展示耦接至晶格線之膜片。
如自圖13明顯的，若使用非正方形基體，則基體表面之大區域不能加以填充。為了具有非正方形基體上的可用表面之更高效使用，在另一實例中，該等段在 矩形上，但將板空間中之大部分用於天線陣列之經分段部分。此實例之一個實例在圖15中展示。參看圖15，藉由組合段1501至1504來創造天線孔徑，其包含基體(例如，板)，其中天線陣列之一部分包括於其中。雖然各段不表示圓象限，但四個段1501至1504之組合使其上置放該等元件之環閉合。亦即，將段1501至1504中之各者上的天線元件置放於當組合段1501至1504時形成同心且閉合環的環之部分中。在一個實例中，以一滑動塊方式組合該等基體，使得非正方形板之較長側引入一矩形開放區域1505。開放區域1505為位置居中之天線饋源所位於之處，且包括於天線中。
當存在開放區域時，天線饋源耦接至該等段之其餘處，因為饋入來自底部，且開放區域可由一塊金屬閉合以防止自開放區域之輻射。亦可使用一封端接腳。
以此方式使用基體允許更高效地使用可用表面區域，且導致增大之孔徑直徑。
類似於在圖13、圖14A及圖14B中展示之實例，此實例允許使用胞元置放策略來獲得一矩陣驅動晶格以用一唯一位址覆蓋各胞元。圖16A及圖16B說明具有應用之矩陣驅動晶格的圖15之單一段。矩陣驅動晶格將一唯一位址指派至電晶體中之各者。參看圖16A及圖16B，行連接器1601與列連接器1602經耦接以驅動晶格線。圖16B亦展示膜片。
對於以上描述之兩個方法，可基於最近揭露 之方法執行胞元置放，該最近揭露之方法允許在系統性且預界定之晶格中產生矩陣驅動電路系統，如上所述。
雖然以上天線陣列之分段係分成四個段，但此不作要求。該等陣列可劃分成奇數個段，諸如，三個段或五個段。圖19A及圖19B說明具有奇數個段的天線孔徑之一個實例。參看圖19A，存在未組合之三個段--段1901至1903。參看圖19B，三個段(段1901至1903)當經組合時形成天線孔徑。此等佈置並不有利，因為所有段之縫隙並不自始至終以直線穿過孔徑。然而，其確實減輕旁瓣。
本文中描述了許多實例實施例。
實例1為設備，其包含：一框架，其具有一平台以支撐具有天線元件的一平板天線之一射頻(RF)天線元件之陣列；一第一天線，其將微波能量傳輸至該陣列之RF天線元件之子集及自RF天線元件之該等子集接收反射之微波能量；一濾波器，其在該陣列與該第一天線之間，該濾波器包含一開口，且設置於RF天線元件之該等子集中之各者上以在不同時間將RF天線元件之該等子集中之該各者曝露於由該第一天線傳輸之微波能量中；一第二天線，其在該等不同時間接收經由RF天線元件之該等子集傳輸之微波能量；一控制器，其耦接至RF天線元件之該等子集且將至少一個刺激或條件提供至RF天線元件之該等子集；及一分析器，其將刺激提供至RF天線元件之該等子集且使用該第一天線及該第二天線中之一或兩者 量測該陣列之一特性。
實例2為實例1之設備，其可任擇地包括該濾波器包含具有該開口之一RF吸收材料。
實例3為實例1之設備，其可任擇地包括一機械結構以移動該濾波器以使該開口與天線元件之該等子集中之各者對準。
實例4為實例1之設備，其可任擇地包括一機械結構以移動該陣列以使該開口與天線元件之該等子集中之各者對準。
實例5為實例1之設備，其可任擇地包括該控制器可操作以在該等不同時間將該等子集中之各者中之該等天線元件驅動至一諧振頻率，同時在遠離彼諧振頻率之一頻率下驅動所有其他元件。
實例6為實例1之設備，其可任擇地包括該分析器可操作以量測針對該陣列在該第一天線或該第二天線中之一或兩者處之一微波頻率回應。
實例7為實例6之設備，其可任擇地包括該分析器可操作以量測針對該陣列在該第二天線處之一傳輸回應及在該第一天線處之一反射回應。
實例8為實例7之設備，其可任擇地包括一電腦，其耦接至該控制器及該分析器且基於針對該陣列中之該等RF天線元件的該傳輸回應或該反射回應中之至少一者調諧。
實例9為實例8之設備，其可任擇地包括該 電腦可操作以特性化針對該陣列的該傳輸回應或該反射回應特性中之一或兩者。
實例10為實例1之設備，其可任擇地包括若該陣列之該量測之特性指示該陣列係可接受的，則該陣列用於該平板天線中。
實例11為一種用於藉由一天線之RF輻射天線元件測試一天線之方法，該方法包含：在不同時間自該天線陣列之元件子集獲得微波頻率回應，包括在該等不同時間使用一濾波器將該等子集中之各者曝露於微波能量中；及基於該等微波頻率回應識別該天線陣列中之缺陷。
實例12為實例11之方法，其可任擇地包括平均化該等微波頻率回應。
實例13為實例11之方法，其可任擇地包括在該等元件子集中之各者上設置包含一開口之該濾波器；及自與該孔重疊之該各子集捕獲一微波頻率回應。
實例14為實例13之方法，其可任擇地包括該濾波器包含具有該開口之一RF吸收材料。
實例15為實例11之方法，其可任擇地包括藉由移動該濾波器及該第一天線及該第二天線使該開口與該等子集中之各者對準。
實例16為實例11之方法，其可任擇地包括藉由移動該陣列使該開口與該等子集中之各者對準。
實例17為實例11之方法，其可任擇地包括在該等不同時間將該等子集中之各者中之該等天線元件驅 動至一諧振頻率，同時在遠離該所要的頻率之一頻率下驅動所有其他元件。
實例18為實例11之方法，其可任擇地包括藉由偵測一RF天線元件之一胞元間隙之變化，基於RF回應來識別該天線陣列中之缺陷。
實例19為實例11之方法，其可任擇地包括基於RF回應識別該天線陣列中之缺陷包含偵測一RF天線元件之充電狀態之變化。
實例20為實例11之方法，其可任擇地包括基於RF回應識別該天線陣列中之缺陷；及基於指示該天線陣列不符合一或多個預定義準則之該等缺陷，拒絕將該天線陣列包括於平板天線中。
實例21為實例20之方法，其可任擇地包括藉由偵測線路停用來識別缺陷。
實例22為實例11之方法，其可任擇地包括將微波能量施加至用於一平板天線中之一天線元件之陣列；量測經由段傳輸的傳輸之微波能量或來自該陣列的反射之微波能量中之至少一者；及分析該等量測之微波能量以調諧該陣列之一或多個元件。
實例23為實例22之方法，其可任擇地包括調諧一或多個RF天線元件以校正環境引起之頻移。
實例24為實例23之方法，其可任擇地包括該等環境引起之頻移係歸因於溫度。
儘管在已閱讀前述描述之後本發明之許多 更改及修改對於一般熟習此項技術者而言無疑將變得顯而易見，但應理解，藉由說明而展示及描述之任一特定實例決不意欲被視為限制性的。因此，對各種實例之細節的參考並不意欲限制申請專利範圍之範疇，申請專利範圍自身僅敍述被視為對本發明必不可少之彼等特徵。
105-A、105-B:喇叭天線
108:薄膜電晶體(TFT)段
120:濾板
121:孔或其他開口

Claims (24)

  1. 一種用於測試一天線之設備，其包含：一框架，其具有一平台以支撐具有天線元件的一平板天線之一射頻(RF)天線元件之陣列；一第一天線，其將微波能量傳輸至該陣列之RF天線元件之子集及自RF天線元件之該等子集接收反射之微波能量；一濾波器，其在該陣列與該第一天線之間，該濾波器包含一開口，該開口設置於RF天線元件之該等子集中之各者上，以在不同時間將RF天線元件之該等子集中之該各者曝露於由該第一天線所傳輸之微波能量中；一第二天線，其在該等不同時間接收經由RF天線元件之該等子集所傳輸之微波能量；一控制器，其耦接至RF天線元件之該等子集且將至少一個刺激或條件提供至RF天線元件之該等子集；以及一分析器，其將刺激提供至RF天線元件之該等子集且使用該第一天線及該第二天線中之一或兩者量測該陣列之一特性。
  2. 如請求項1之設備，其中該濾波器包含具有該開口之一RF吸收材料。
  3. 如請求項1之設備，其進一步包含用以移動該濾波器以使該開口與RF天線元件之該等子集中之各者對準的一機械結構。
  4. 如請求項1之設備，其進一步包含用以移 動該陣列以使該開口與天線元件之該等子集中之各者對準一機械結構。
  5. 如請求項1之設備，其中該控制器可操作以在該等不同時間將該等子集中之各者中之該等RF天線元件驅動至一諧振頻率，同時在遠離彼諧振頻率之一頻率下驅動所有其他RF天線元件。
  6. 如請求項1之設備，其中該分析器可操作以量測針對該陣列在該第一天線或該第二天線中之一或兩者處之一微波頻率回應。
  7. 如請求項6之設備，其中該分析器可操作以量測針對該陣列在該第二天線處之一傳輸回應及在該第一天線處之一反射回應。
  8. 如請求項7之設備，其進一步包含：一電腦，其耦接至該控制器及該分析器且基於針對該陣列中之該等RF天線元件的該傳輸回應或該反射回應中之至少一者進行調諧。
  9. 如請求項8之設備，其中該電腦可操作以特性化針對該陣列的該傳輸回應或該反射回應特性中之一或兩者。
  10. 如請求項1之設備，其中若該陣列之該量測之特性指示該陣列係可接受的，則該陣列會用於該平板天線中。
  11. 一種用於測試一RF輻射之天線元件之陣列的方法，該等RF輻射之該等天線元件之該陣列用於作 為一天線的一部份，該方法包含：在不同時間自該陣列之該等天線元件之子集獲得微波頻率回應，包括在該等不同時間經由在一濾波器中之一開口將該等天線元件之該等子集中之各者曝露於微波能量中；以及基於該等微波頻率回應來識別該陣列中之缺陷。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含平均化該等微波頻率回應。
  13. 如請求項11之方法，其進一步包含：將該開口設置在該等天線元件之該等子集中之各者上；以及自與該開口重疊之該等子集中之該各者上捕獲一微波頻率回應。
  14. 如請求項13之方法，其中該濾波器包含具有該開口之一RF吸收材料。
  15. 如請求項11之方法，其進一步包含藉由移動該濾波器使該開口與該等子集中之各者對準。
  16. 如請求項11之方法，其進一步包含藉由移動該陣列使該開口與該等子集中之各者對準。
  17. 如請求項11之方法，其進一步包含在該等不同時間將該等子集中之各者中之該等天線元件驅動至一諧振頻率，同時在遠離該諧振頻率之一頻率下驅動所有其他元件。
  18. 如請求項11之方法，其進一步包含基於 藉由偵測一RF天線元件之一胞元間隙之變化的RF回應來識別該陣列中之缺陷。
  19. 如請求項11之方法，其進一步包含基於包含偵測一RF天線元件之充電狀態之變化的RF回應來識別該陣列中之缺陷。
  20. 如請求項11之方法，其進一步包含：基於RF回應來識別該陣列中之缺陷；以及基於指示該陣列不符合一或多個預定義準則之該等缺陷，拒絕將該陣列包括於一平板天線中。
  21. 如請求項20之方法，其中藉由偵測線路停用來識別缺陷。
  22. 如請求項11之方法，其進一步包含將微波能量施加至該陣列；量測經由段傳輸的經傳輸之微波能量或自該陣列所反射的經反射之微波能量中之至少一者；以及分析該等量測之微波能量以調諧該陣列之一或多個該等天線元件。
  23. 如請求項22之方法，其進一步包含調諧該等RF天線元件之一或多者以校正環境引起之頻移。
  24. 如請求項23之方法，其中該等環境引起之頻移係歸因於溫度。
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